引用本文
邹俊杰, 何宏林, 横山祐典, 魏占玉, 石峰, 郝海健, 庄其天, 孙稳, 周朝, 白滨吉起. 基岩断层面的古地震研究方法:国内外应用现状及展望[J]. 地震地质, 2019,41(6): 1539-1562.
ZOU Jun-jie, HE Hong-lin, YOKOYAMA Yosuke, WEI Zhan-yu, SHI Feng, HAO Hai-jian, ZHUANG Qi-tian, SUN Wen, ZHOU Chao, SHIRAHAMA Yoshiki. PALEO-EARTHQUAKE STUDY METHODS ON BEDROCK FAULT SURFACE—HISTORY, CURRENT SITUATION, SUGGESTIONS AND PROSPECTS[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2019,41(6): 1539-1562.  
DOI:10.3969/j.issn.0253-4967.2019.06.015
Permissions
Copyright©2019, 《地震地质》编辑部
《地震地质》编辑部 所有
基岩断层面的古地震研究方法:国内外应用现状及展望
邹俊杰1), 何宏林1),*, 横山祐典2), 魏占玉1), 石峰1), 郝海健1), 庄其天1), 孙稳1), 周朝1), 白滨吉起3)
1)中国地震局地质研究所, 地震动力学国家重点实验室, 北京 100029
2)东京大学地球与行星科学学院, 东京 2778564
3)日本产业技术综合研究所, 活断层与火山研究部, 筑波 3058567
*通讯作者: 何宏林, 男, 研究员, 博士生导师, E-mail: honglinhe123@vip.sina.com。

〔作者简介〕 邹俊杰, 男, 1991年生, 2010年于辽宁工程技术大学获测绘工程专业学士学位, 现为中国地震局地质研究所构造地质学专业在读博士研究生, 主要从事活动构造和构造地貌学研究, 电话: 010-62009038, E-mail: junjiezou_ucas@126.com。

收稿日期: 2019-04-12
基金项目: 国家自然科学基金(41872213, 41702221)和中国地震局地质研究所基本科研业务专项(IGCEA1416)共同资助
摘要

随着断层面形貌测量、 地球化学元素测定和第四纪定年方法等技术的发展与突破, 利用基岩断层面记录的信息研究古地震成为可能的技术方法之一。 国内外学者从不同专业角度开展了大量基岩断层面的古地震研究, 取得了一系列创新性成果。 文中对基岩断层面古地震研究的结果进行了总结和梳理, 系统地介绍了基岩断层面古地震研究方法的发展历史、 基本原理和应用实例, 并对比了各种方法的优劣与局限, 指出了目前研究存在形貌表达参数繁多且优劣不明、 宇生核素法限定古地震年代的不确定性较大、 定年方法种类较少难以满足不同岩性断层面的测年需求、 形貌与物化特征等参数未与绝对定年方法紧密联系并建立可靠的年龄标尺、 缺乏断层面暴露前后经历的物理化学生物过程的机理性研究以及单一方法研究居多而多方法综合比对不够等一系列问题。 建议在今后的基岩断层面古地震研究工作中应当加强对各形貌学模型参数值的可靠性、 适用性及精度的总结评估; 改进当前测年技术的数学模型, 优化核素产生机制和产率模型, 并及时引入新兴的高精度测年技术; 适时地构建区域内相对定年指标( X)与绝对定年年龄( T)的关系模型, 建立年代标尺; 积极开展基岩断层面样品的形貌结构和矿物成分分析等微观尺度的研究, 加强对断层面所经历的一系列物理、 化学和生物过程的机理性研究以及多学科、 多方法综合对比性研究。 总之, 从定性描述到定量表达、 从单一学科方法到多学科交叉融合、 从某一技术指标探索到多源数据技术综合运用, 注重相对定年指标( X)与绝对定年年龄( T)的结合、 注重显微尺度的机理性研究, 是基岩断层面古地震研究方法的发展趋势。 将基岩断层面的古地震研究与松散沉积物区的探槽技术紧密结合, 将更为有效地恢复活断层带上更加完整的古地震序列和强震活动历史, 从而对区域地震危险性给出更为合理的评价。

关键词: 基岩断层面; 古地震研究; 历史与现状; 问题与建议; 发展趋势
中图分类号:P315.2 文献标志码:A 文章编号:0253-4967(2019)06-1539-24
PALEO-EARTHQUAKE STUDY METHODS ON BEDROCK FAULT SURFACE—HISTORY, CURRENT SITUATION, SUGGESTIONS AND PROSPECTS
ZOU Jun-jie1), HE Hong-lin1), YOKOYAMA Yosuke2), WEI Zhan-yu1), SHI Feng1), HAO Hai-jian1), ZHUANG Qi-tian1), SUN Wen1), ZHOU Chao1), SHIRAHAMA Yoshiki3)
1)State Key Laboratory of Earthquake Dynamics, Institute of Geology, China Earthquake Administration,Beijing 100029, China
2)School of Earth and Planetary Science, the University of Tokyo, Tokyo 2778564, Japan
3)Research Institute of Earthquake and Volcano Geology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Tsukuba 3058567, Japan
Abstract

With the development and breakthrough of a series of techniques such as the fault surface morphology measurement, the geochemical element determination and Quaternary dating methods, it becomes possible to study paleo-earthquake using information recorded by the bedrock fault surface. At present, more and more scholars domestic and overseas have carried out a large number of paleo-earthquake studies on bedrock fault surfaces in different professional perspectives and have achieved a series of innovative results. This paper systematically introduces the development history, the current situation and the basic principles and applications of paleo-earthquake study on bedrock fault surface. Moreover, after the thorough discussion of the existing problems in paleo-earthquake research of bedrock fault surface, some suggestions for optimizing the current work are proposed. Finally, on the basis of comparison of the characteristics, advantages and disadvantages of various research methods, the prospects and development trends of the bedrock fault paleo-earthquake study are predicted. Lots of weaknesses and limitations in the current study are pointed out in this paper: Firstly, for the method of faullt surface morphology measurement, different morphological expression parameters exist nowadays, however, their advantages and disadvantages are unknown. Secondly, the TCNs method still has a large uncertainty in the age determination of the paleo-earthquake, and the mature cosmogenic nuclides dating methods is too few to meet the dating requirements of different lithologic fault surfaces. Besides, a reliable relationship between relative dating parameters such as morphologicl and physicochemical characteristics and the absolute dating method such as TCNs are not closely established to build a reliable chronology framework. The last but not the least, the lack of mechanical research on the physical and chemical biological processes that the bedrock fault surface experienced before and after the faulting and exposure, and insufficient multi-method comprehensive comparison are also the obstacles for the paleo-earthquake study on bedrock fault surface. It is suggested that in the future study of paleo-earthquakes on bedrock fault surfaces, more attention should be paid to the following aspects: Firstly, strengthen the evaluation of the reliability, applicability and accuracy of the parameters of each morphological model in time and improve the mathematical model of current dating techniques, optimize the mechanism of cosmogenic nuclide production, and introduce new high-precision dating technology timely; Secondly, strive to establish a reliable age framework between relative dating index( X)and absolute dating age( T)regionally; In addition, the morphological structure and mineral compositions of bedrock fault surface are analyzed proactively on the microscopic scale, and the mechanical study is conducted on a series of physical, chemical and biological processes that the fault surface experienced before and after the exposure. At last, comprehensive and comparative research need to be conducted by the multi-disciplinary and multi-method approaches. In conclusion, the paleo-earthquake study on the bedrock fault surface is going through the processes from the qualitative description to the quantitative expression, from the single-disciplinary method to the multi-disciplinary integration, from the exploration of a certain technical index to the comprehensive application of multi-source data technology. The combination of relative dating indicators( X)and absolute dating( T), and putting more emphasis on the mechanical study on the microscopic scale are the development trends of paleo-earthquake study on the bedrock fault surface. The close combination of the paleo-earthquake study of the bedrock fault surface with the traditional method of trenching conducted in the Quaternary sediment region is considered to help more effectively reconstruct a more complete paleo-earthquake sequence and the faulting history on the active fault zone, thus a more reasonable evaluation of the regional seismic hazard can be obtained.

Keyword: bedrock fault surface; paleo-earthquake study; history and current situation; problems and suggestions; development trend
0 引言

古地震是指在历史地震记录之前保存在地质记录中的地震事件(邓起东等, 2004, 2008), 古地震研究能够在更长的时间尺度上揭示活断层的大地震活动历史和长期地震行为, 从而为科学评估未来的地震危险性提供重要的地质依据(冉勇康等, 1999; 张培震等, 2013)。 早期的古地震研究主要依赖于古滑坡、 砂土液化等间接地震遗迹、 断层坎等构造地貌形迹以及沉积异常和生物生长异常等标志(朱海之, 1979; 丁国瑜, 1982; 王挺梅等, 1982; 杨景春等, 1982), 但自从Sieh(1978, 1980)率先利用探槽技术研究了圣安德烈斯断裂带的古地震之后, 探槽技术在活动构造中得到了广泛应用, 并取得了许多古地震研究成果, 目前已成为古地震研究的重要方法(Schwartz et al., 1984; Scholz, 1990; McCalpin et al., 1996; 冉勇康等, 1999; Young et al., 2002; Galli et al., 2008; 何宏林等, 2015)。 然而, 一些地区覆盖的第四纪沉积物较薄, 最新的地震事件和断层活动性记录在基岩中, 导致在古地震研究中难以选择合适的位置开挖探槽, 这就需要借助其它方法来恢复古地震序列(Hilley et al., 2008; Galli et al., 2014; 张金玉等, 2018)。 因此, 如何获取基岩断层面的古地震信息, 更加完整地把握基岩断层面记录的断层活动历史和活动习性, 从而客观地评价其未来的地震危险性, 是基岩断层面古地震研究面临的一个重要的科学问题。

基岩断层面作为断层长期活动的产物, 属于一种典型的断层构造地貌(Mayer, 1984)。 它可能记录了断裂的长期活动历史和行为特征, 保存完好的断层面也同时包含了丰富的古地震信息(Stewart, 1993, 1996)。 近年来, 微形貌测量方法(如陆基LiDAR技术)的不断发展使得快速获取基岩断层面的高精度形貌数据和同震位移量成为可能(Zreda et al., 1998; Sagy et al., 2007; Candela et al., 2009; Jones et al., 2009), 年代测试技术(如宇宙成因核素定年技术)的日益成熟使得确定基岩断层面的暴露年龄不再成为难题(Bierman, 1994; Bierman et al., 1995), 这些都使得基岩断层面日益受到越来越多国内外研究者的关注(Mitchell, 1998; Mitchell et al., 2001; Benedetti et al., 2002, 2003; Palumbo et al., 2004; Hippolyte et al., 2006; Carcaillet et al., 2008; Kong et al., 2010), 基岩断层面的古地震研究也成为当前古地震研究的一个重要发展方向(Schlagenhauf et al., 2010; Mouslopoulou et al., 2011; Benedetti et al., 2013, 2014; Wiatr et al., 2015; He et al., 2016; Tesson et al., 2016; 尹金辉等, 2016; Cowie et al., 2017; Kastelic et al., 2017; Mechernich et al., 2018; Tye et al., 2018)。

本文通过回顾国内外基岩断层面古地震研究的历史和现状, 归纳基岩断层面古地震研究取得的进展和成果, 结合相关学科与技术的发展, 对可能存在的问题和未来发展的趋势进行了概括论述, 希望能对今后基岩断层面的古地震研究起到积极的推动作用。

1 研究历史

在一些地质构造活跃的地区, 基岩断层坎作为长时间内多次断层作用的地貌表现, 虽然保存了有价值的古地震信息, 但由于技术条件的限制, 这些潜在的“ 古地震信息” 很难被识别出来。 因此, 在判断古地震事件的时间和规模方面, 基岩断层崖在过去很长一段时间内并不被认为是“ 灵敏指示器” (Mayer, 1984; Stewart, 1993)。 从20世纪80年代起, 地质学家开始通过肉眼对比断层上不同高度的风化状态和苔藓类生物的侵蚀程度来判断断裂带古地震的期次及每期次的抬升量(Wallace, 1984; Taymaz et al., 1992; Papanastassiou et al., 1993; Wu et al., 1994)。 近20a来, 随着观测技术的提高和多样化, 基岩断层坎用于识别古地震事件的潜力逐渐被发掘出来。 从20世纪末开始, 随着宇宙成因核素测年技术的快速发展, 有学者将宇生核素测年技术应用到受地震持续活动剥露出的美国Hebgen湖的基岩正断层面上, 提取了古地震事件的时间和强度信息(Zreda et al., 1998)。 随后, 类似的研究工作开始大规模地应用在意大利、 希腊、 以色列和中国等地基岩正断层的古地震历史重建中(Mitchell et al., 2001; Benedetti et al., 2003; Palumbo et al., 2004; Schlagenhauf et al., 2010; Shen et al., 2016)。 与此同时, 一些基于断层面形貌轮廓提取(Stewart, 1996)、 图像拼接与镶嵌(Giaccio et al., 2003)以及侵蚀坑深度测量(Tucker et al., 2011)的定性或半定量描述断层面风化形貌特征的研究也陆续展开, 在区分不同期次的古地震事件方面取得了一定进展。 在过去10a内, 陆基3D激光扫描技术的发展使得获取高精度断层面的风化形貌特征成为可能, 通过形貌学参数量化断层面的形貌特征, 从而获取基岩断层面构造活动和风化历史的研究开始大量出现(Sagy et al., 2007, 2009; Jones et al., 2009; Wei et al., 2013; Wiatr et al., 2015; He et al., 2016)。 近10a来, 有学者开始通过测试基岩断层面上的地球化学元素浓度的分布识别基岩断层面上的古地震事件, 并取得了一系列成果(Carcaillet et al., 2008; Manighetti et al., 2010; Mouslopoulou et al., 2011)。 最近, 来自第四纪测年领域的光释光技术、 用以测定岩石风化程度的施密特锤技术和改进的地质学强度指标等一批技术方法开始被引入基岩断层面古地震研究领域, 极大地丰富了基岩断层面古地震研究的技术手段(罗明, 2016; Tye et al., 2018)。 目前, 在基岩断层面古地震研究领域开始呈现出基于断层坎的形态、 形貌、 物性特征和宇生核素测年等多种学科交叉融合和多源数据综合运用的研究局面(Cowie et al., 2017; Mechernich et al., 2018; Tye et al., 2018)。

2 基岩断层面古地震研究的主要方法及应用

国内外学者通过不同专业角度、 采用多种方法提取基岩断层面记录的古地震信息, 以期建立断层的地震活动历史。 目前比较常见的主要方法可归纳为5类, 下面逐一介绍这5种方法及其应用现状和进展。

2.1 基岩断层面形貌测量分析法

早期的断层面形貌分析以定性描述为主。 通过野外裸眼分辨与描述(Naked Eyes Description, NED), 对比断层面上不同高度的风化程度和生物侵蚀程度, 判别断裂带古地震期次及各期次的同震位移量(Wallace, 1984; Taymaz et al., 1992; Papanastassiou et al., 1993; Stewart, 1993, 1996; Wu et al., 1994)。 地质学强度指标、 显微粗糙度计量法和侵蚀坑深度测量法是3种较早分析、 测量基岩断层面形貌特征的定量或半定量方法。

改进的地质学强度指标(Adjusted Geological Strengh Index, AGSI)首先对基岩断层面进行网格划分, 然后以基岩断层面的形貌特征为横坐标、 结构整体性程度为纵坐标对网格赋值, 从野外宏观尺度对断层面形貌的差异性和结构的整体性作总体数值标定(Tye et al., 2018)。 虽然引入了数值标定, 但网格划分和强度指标值的标定受人为因素影响较大, 仍属于半定量研究方法。 显微粗糙度计量法(Micro-Roughness Meter, MRM)也是较早出现的描述基岩断层面形貌特征的定量方法, 使用显微粗糙度计和轮廓量规获取一维断层面的剖面线, 然后计算平均坡度值及其标准偏差作为衡量断层粗糙度的指标(Stewart, 1996; Giaccio et al., 2003)。 这种方法仅依靠这些少量的一维剖面研究断层面的形貌, 导致研究结果不十分可靠, 且粗糙度值受观测尺度影响。 侵蚀坑深度测量法(Pit Depth Measurement, PDM)首先对基岩断层面进行网格划分, 然后用卡尺逐个测量基岩断层面网格内侵蚀坑的深度并以此分析基岩断层面的形貌特征(Tucker et al., 2011)。

随着陆基LiDAR扫描技术的迅猛发展, 基岩断层面形貌测量的精度和效率大大提高, 使得精细化研究成为可能(Jones et al., 2009)。 国内外学者相继开展了对基岩断层面几何形貌的高精度量化分析。 起初主要关注断层面的破裂信息, 即断层面的形貌特征与构造过程的关系, 如断层面的形貌与滑距、 应力降、 成熟度等的关系(Renard et al., 2006; Sagy et al., 2007, 2009; Candela et al., 2009, 2011; Brodsky et al., 2011)以及新鲜破裂面的形貌特征(Wei et al., 2010; 魏占玉, 2010)。 最近, 许多学者开始利用基岩断层面的高精度形貌数据研究断层面的形貌特征与出露时间的相关性, 通过基岩断层面形貌特征随高度的变化识别古地震事件。 Wei等(2013)基于陆基LiDAR获得的基岩断层面高精度形貌数据, 采用能谱密度曲线法定量分析了北京西北部盆岭构造区NW-SE走向、 正倾滑性质的施庄断裂的基岩断层崖面的风化过程, 获得了反映断层面形貌特征的定量参数。 基于陆基LiDAR扫描数据, Wiatr等(2015)通过粗糙度指数(TRI)和高分辨率反射信号模型(HRDBSM)2个形貌学参数, 将希腊Corinth裂谷的Pisia断层基岩断层面分为5段, 每段事件的同震位移量为30~60cm, 并判断其相应震级为MS [(6.4~6.6)± 0.1]。 而Mechernich等(2018)则通过目视解译和陆基LiDAR扫描分析, 在希腊Corinth裂谷的Pisia断层中识别出(7.2± 0.6)ka BP以来的至少6次古地震事件, 同震位移量为25~110cm(MW6.2~6.7(± 0.14)), 并结合36Cl测年数据推断断层的滑动速率在全新世期间存在从1.1mm/a到0.56mm/a的降低现象。 He等(2016)采用变差函数法和元分维滑动窗口模型, 定量分析了山西霍山山前正断层的3个基岩断层崖面形貌, 识别出3次古地震事件及其同震位移量, 并以1303年洪洞地震和前人所得的探槽古地震结果作为时间标尺, 给出了山西地堑系霍山山前断裂片麻岩断层崖面的形貌特征随时间的演化关系(图 1)。 Tye等(2018)采用陆基LiDAR技术和变差函数法分析了美国蒙大拿州Hebgen湖断层崖面的形貌特征, 并将获得的形貌特征分带结果作为新引入的施密特锤反弹值度量法的参考。 Cowie等(2017)将陆基LiDAR扫描技术与测地雷达技术相结合获取了基岩断层崖的地表与浅表层的高精度形态数据。

图 1 断层崖面形貌演化模型(引自He et al., 2016; 其中断层崖灰色模型演化图出自Giaccio et al., 2003)
演化模型显示了5个风化条带所对应的5个不同的曝光时间。 2个较高的风化条带能够轻易地通过肉眼识别; 3个较低的风化条带的倾角与原始断层倾角一致, 难以通过肉眼识别, 但可以用定量的形貌学分析识别。 断层崖上的矩形框显示LiDAR的扫描范围, 左侧2个彩色矩形分别显示分形维数和渲染形貌; 右侧的色彩条带和散点图显示了3个低风化条带的分形特征Fig. 1 Evolutionary model of fault scarp surface(cited from He et al., 2016; the picture of fault scarp evolution is from Giaccio et al., 2003).

总之, 基岩断层面形貌测量分析法经历了从早期定性描述到现在的定量分析的发展过程。 现阶段以陆基LiDAR扫描技术为代表的断层面高精度几何形貌获取技术和基于分形理论的断层面形貌分析方法, 使我们可以更加快捷、 精准地获得古地震期次和同震位移量。

2.2 宇宙成因核素暴露测年法

宇宙成因核素暴露测年主要基于以下原理: 当岩石处于地表或次地表(埋深1~2m)时, 受宇宙射线照射可在岩石内部产生如10Be、26Al、36Cl 和14C等放射性同位素(王建等, 2000), 这些放射性同位素会随时间的推移而不断积累和衰变, 并且其浓度会受纬度、 高度、 岩性和埋深等参数影响而变化。 据此, 可以通过计算现今地表岩石中核素的生成浓度, 根据元素半衰期获得核素衰变量, 再由实验测得其实际浓度, 最终确定其暴露年代(Gosse et al., 2001; 孔屏, 2002)。 对于基岩断层面而言, 所获得的宇宙成因核素暴露年龄一般反映了1次破裂型地震中基岩断层面突然出露的时间(Mitchell et al., 2001)。 在基岩断层面出露之前, 由于上覆岩石的遮蔽作用, 在地表以下数m范围内宇宙成因核素的积累速率很慢, 并且积累随着深度的增加呈指数衰减, 使得地表以下断层面的核素浓度随深度呈现上凸式指数分布(Zreda et al., 1998)。 当地震将断层面抬升出地表, 断层面上的核素开始以相同的速率快速积累, 最终断层面上的核素浓度是其暴露前后核素浓度的总和。 在断层面被一次次地震作用分期次抬升出地表的过程中, 最终的核素浓度在断层面上会呈现出由多段上凸式曲线组合而成的波浪形指数曲线, 相邻的指数曲线段被不连续的点相互隔开, 曲线段的个数便代表了古地震事件的期次, 每条曲线的高度近似代表了同震位移量, 而每段曲线的核素浓度反映的暴露年龄即为古地震事件的年代(Benedetti et al., 2014)(图2)。

图 2 正断层周期活动引起的断层崖宇宙成因核素浓度和高度之间呈正比关系(引自Benedetti等, 2014)
a 基岩断层坎36Cl 核素浓度累积的数值模型, 原始图片出自Palumbo等(2004); b 意大利亚平宁山脉基岩断层崖上的连续采样, 原始图片出自Schlagenhauf等(2010, 2011); c 基岩断层面、 崖的地震活动历史, 依据Schlagenhauf等(2011)的数据绘制Fig. 2 A proportional relationship between the concentration of the nuclide and the height of the bedrock fault scarp caused by periodic activity of the normal fault(citied from Benedetti et al., 2014).

基于上述原理, 许多学者采用36Cl定年技术在美国、 希腊、 意大利和以色列针对灰岩区正断层开展了一系列宇生核素测年工作, 从而获取了活断层上最近几次强震的次数、 时间和位移等参数。 Zreda等(1998)对美国蒙大拿州Hebgen湖地区的灰岩正断层面开展了开拓性的测年研究工作, 测定了基岩面断层宇宙成因核素36Cl的浓度分布曲线, 识别出包括1959年Hebgen湖地震在内的6次位移量为1~2m的古地震事件, 表明使用宇宙成因核素36Cl提取基岩断层坎古地震事件具有可行性。 Mitchell(1998)对以色列北部Nasef断层东高约9m的灰岩正断层坎的41个岩石样品进行了宇生核素36Cl测年, 重建了该断层14ka BP以来的活动历史, 并提出了3种断层坎可能的出露方式: 稳定的均一速率滑动、 由1次地震事件抬出和由多次地震事件抬出。 其后, Mitchell等(2001)进一步对这3种断层面出露模式进行了F值检验: 将3种模式下模拟的浓度曲线点与36Cl实测浓度曲线点的差异值之和记为F值, 结果显示多次地震事件抬出模式的F值明显小于其它2种模式, 随着事件次数的增加, F值也逐渐减少, 事件次数为6时F值最小, 拟合得最好。 Benedetti等(2002)以希腊Corinth港Sparta断层的2处基岩断层面为研究对象, 采集了36Cl灰岩样品进行分析, 结果显示自13ka BP以来Sparta断层上发生过5次同震位移均约2m的地震事件, 时间间隔0.5~4.5ka不等, 其中发生在距今2.8ka前的最近一次事件摧毁了464BC的斯巴达城。 Benedetti等(2003)在Corinth港内的Kaparelli断层上开展了类似的36Cl定年工作, 识别出4次地震事件, 其中1981年MS6.4地震产生了40cm高的基岩断层崖, 另外3次较早事件((20± 3)ka BP、 (14.5± 0.5)ka BP和(10.5± 0.5)ka BP)的滑距为0.6~2m, 并指示该断层在1981年的地震事件前已有约10ka未活动。 值得一提的是, Benedetti等在这2处研究中对于36Cl模拟曲线与实际曲线的拟合程度采用均方根值RMS来表达, 这是对于将绝对值直接相加的F值衡量法的一大改进。 采用原地宇宙成因核素36Cl暴露测年技术, Palumbo等(2004)构建了意大利阿尔卑斯山Magnola断层上基岩断层坎的位错-时间滑移历史, 量化了断层距今约12ka以来的累积滑动速率, 识别出复发间隔在1~3ka的6次古地震, 并结合离逝时间对断层的地震危险性作出了评价。 此外, 在对断层面的出露模式进行检验时, Palumbo等首次引入了AIC值(Aikake Information Cariterion)对最佳拟合曲线进行判定, 与之前的F值和RMS值相比, AIC值考虑了模型中引入独立参数的数量(地震事件数)对拟合程度的影响, 有效避免了在恢复基岩断层面活动历史中出现的断层面经历地震事件越多、 36Cl的实测和模拟曲线拟合度越好的不合理情况。 Hippolyte等(2006)通过采用宇宙成因核素10Be定年的方法对法国的西阿尔卑斯地区大量存在的基岩地貌坎上、 下位错面和基岩面进行采样定年, 结果显示该区的基岩坎在3.8ka BP以来存在> 4m的滑移量, 并证实这些基岩坎实际上是在冰后期地震活动性增强的背景下由一系列强震引发地表沉陷而形成的地貌陡坎, 而非断层成因。

Schlagenhauf等(2010, 2011)认为既有的研究忽略了一些影响宇宙成因核素36Cl积累的因素, 而且缺乏对这些因素不确定性的深入讨论。 因此他们选择意大利阿尔卑斯山Magnola断层为研究对象, 讨论并量化了影响36Cl积累的各种因素, 优化了核素的产生机制和产率模型, 归纳出影响36Cl定年结果的一些重要因素: 岩性、 产出位置、 与断层和崩积楔的几何结构相关的遮蔽因素和断层面剥蚀等, 并识别出至少5次古地震事件, 发现距今约7ka以来地震事件具有丛集活动特征, 同时认为其中1次古地震事件可能是由一系列强度较小的丛集性地震活动构成的复合事件。 因此, 在基岩断层面上识别的地震期次是最小期次、 同震位移是最大位移、 发震年代是近似年代, 而且同震位移的不确定性为± 25cm, 年代不确定性为± (0.5~1)ka。

近年来, 基岩断层面的年代学方法研究已逐步从方法探索与模型评价进入到广泛应用阶段。 Benedetti等(2013)选择意大利中部Fucino断层系的7条断裂为研究对象, 采集了800多个灰岩断层面样品, 经测年分析识别出断裂12ka BP以来的30多个大地震破裂事件。 结果显示存在距今9~2ka、 5~3ka和1.5~1ka 3个应变集中释放期以及3~4个大地震的丛集序列, 并且都以3~6ka为1个周期进行应变的积累与释放, 包含3~5ka的应变缓慢积累(< 0.5~2mm)和随之而来的快速应变释放2个阶段。 Tesson等(2016)在研究意大利亚平宁山脉中部的Pizzalto断层时, 首次采用原地宇宙成因核素36Cl暴露年龄和稀土元素浓度联合测量分析的方法研究了断层的地震滑移历史。 44个36Cl样品和稀土元素(REE)浓度的分布特征揭示了基岩断层面在距今3~1ka内至少发生了6次同震位移量为0.3~1.2m的古地震事件, 累积位错量达4.4m, 但自距今约1ka以来没有新的活动。 Mechernich等(2018)在研究希腊Corinth裂谷东部的Pisia断层时, 首次将宇宙成因核素36Cl测年技术与地基LiDAR扫描技术结合以揭示断层的活动历史, 并基于断层面的形貌特征和年代结果共揭示出6次古地震事件, 发现在全新世期间随着滑动速率的逐渐减小, 其强震活动性也逐渐减弱。

国内运用基岩断层面宇宙成因核素测年技术研究断层活动历史尚处于起步阶段。 Kong等(2010)采集了云南大具断裂基岩断层面上的石英脉样品, 采用10Be-26Al联合测年方法计算了断裂的长期滑动速率并识别出最新一次古地震事件, 但由于采样间隔较大(m级)而难以对单次古地震序列进行更详细的识别。 Shen等(2016)基于基岩断层坎的10Be暴露定年法, 获得了狼山-色尔腾山山前断裂中段晚更新世— 全新世的滑动速率, 识别了发震年代在距今约(22.2± 3.3)ka和(7.2± 2.4)ka的2次古地震事件。 尹金辉等(2016)介绍了原地宇宙成因核素14C测年技术在基岩断层面古地震研究中的应用, 认为与已经取得广泛运用的10Be、 36Cl等测年方法相比, 14C更适用于提取全新世(10ka BP)以来含石英矿物的正断层基岩面的古地震信息, 这为基岩区断层面古地震研究提供了新途径。 Huang等(2018)在1515年云南永胜地震地表破裂的研究中, 对近SN走向的程海-宾川断裂带出露于白山河东的一平直新鲜的灰岩正断层面采集了基岩样品, 采用原地宇宙成因核素14C技术测年识别了(17 190± 50)a BP的1次古地震事件, 结合其它研究成果建立了程海-宾川断裂带(17 190± 50)a BP以来的古地震序列。 张金玉等(2018)对运用宇宙成因核素暴露定年法识别灰岩正断层面古地震事件的基本原理、 采样策略、 实验步骤和数据解译等进行了系统梳理, 认为该方法在具有准确获得长时间尺度的断层滑动样式优势的同时, 也存在无法识别小位错量和短复发间隔地震事件的不足。 总之, 宇宙成因核素定年技术是针对基岩断层面古地震研究的强有力手段, 可用来确定活断层上最近多次大地震的次数、 时间和同震位移量等, 已经成为约束断裂带长期强震活动历史的重要途径(Dunai, 2010)。

2.3 光释光晒退深度判别法

光释光(Optically Stimulated Luminescence, OSL)通过光来激发样品, 使样品获得的辐射剂量以光的形式释放出来, 之后对释放出来的光信号加以测量便可获得地质样品的年龄。 该方法目前已成为一种比较成熟的第四纪测年方法, 并在新构造、 活动构造领域得到广泛应用(田婷婷等, 2013)。 罗明(2016)首次将释光测年技术引入基岩断层面古地震研究, 其基本原理是: 基岩断层面在出露地表前以相同的速率累积光信号剂量, 出露地表后受光照表面信号归零, 且沿断层面的内法线方向光信号逐渐被释放晒退。 因此, 受断层活动影响, 在1次地震中同时出露地表的基岩断层面将具有相同的晒退深度和晒退曲线; 而经历了多期古地震活动, 分期次出露地表的基岩断层面将具有不同的晒退深度和晒退曲线, 且断层面暴露越久, 光信号释放深度越深。 因此, 可通过基岩断层面上不同高度段样品的光释光信号晒退深度的差异来识别和恢复活断层上基岩断面所经历的滑移事件, 即为光释光晒退深度判别法(Residual Luminescence Depth Profile, RLDP)。 图3a— c示意了基岩正断层面在3次地震事件抬出的情形下所对应的释光信号晒退深度曲线和拐点深度模式图。 罗明(2016)以鄂尔多斯周缘断陷盆地带北缘的狼山山前正断层为目标断裂, 在内蒙古阿拉善左旗的骆驼瀑附近出露的1个较完整且风化剥蚀较弱的基岩正断层面上采集了光释光序列样品(图3d), 并根据上述光释光晒退深度判别法识别出2次滑移事件, 最新1次古地震事件的同震倾滑位移> 210cm、 倒数第2次古地震事件的同震倾滑位移> 20cm, 同时也分析讨论了可能的蠕滑量。

图 3 断层滑动事件的光释光晒退深度曲线模型(引自罗明, 2016)
a 基岩断层面分带(S1、 S2和S3)出露, 编号A— K代表在断层面下盘采集的光释光样品; b 纵坐标为样品释光信号强度, 横坐标为样品深度, 黑、 绿、 蓝3条光释光晒退深度曲线与a中的基岩断层面的3个分带相对应; c 纵坐标为b中光释光晒退深度曲线的拐点所在的深度, 横坐标为基岩断层坎的高度, 通过光释光信号拐点深度的分段性可以识别出3次古地震事件; d 狼山山前正断层位于骆驼瀑附近的基岩断层面的野外光释光采样Fig. 3 Residual luminescence depth profile model of three slip events(cited from LUO Ming, 2016).

光释光晒退深度判别法(RLDP)通过建立基岩断层面的光释光晒退模型、 不同高度基岩断层面样品残留的光释光信号与实测岩片深度之间的关系曲线来划分基岩断层面的活动期次。 作为一种新兴的基岩断层面古地震研究方法, 该方法具有广阔的发展空间, 同时也需要更多的支持和探索, 例如如何衡量基岩断层面存在的二次曝光的问题(如周期性的风沙、 雨雪掩盖等)。

2.4 岩石物理性质特征判别法

岩石物理性质判别法主要是根据基岩断层表面的硬度、 颜色等物理性质对断层面进行分带, 研究断层面出露历史的方法。

岩石硬度是基岩断层表面的一个重要的物理性质(Aydin et al., 2005)。 诞生于1948年的施密特锤(Schmidt Hammer, SH)最初是用来测定混凝土硬度的(Andrew, 2006), 也可以廉价高效地测量岩石样品表面硬度, 估计岩石样品的机械属性(Aydin, 2009)。 从20世纪60年代起, 施密特锤技术开始用于地貌领域, 以研究冰川和岩石矿物颗粒表面的风化程度(McCarroll, 1987, 1989)。 Matthews等(1984)首次将施密特锤技术运用于冰川年代学, 测定了挪威南部Jotunheimen山上34个冰碛石的反弹值R, 作为一种相对定年手段。 McCarroll(1991)发现长石、 辉石颗粒表面的风化程度与施密特锤的反弹值R间存在明显的负相关关系。 通过测定暴露岩石表面的施密特锤反弹值R并结合其上一系列地衣的快速生长过程, Matthews等(2015, 2016)认为施密特锤反弹值R低反映了挪威南部Jotunheimen山的快速生物风化过程。 Tye等(2018)首次将施密特锤反弹值用于基岩断层面古地震研究, 他们用施密特锤单点连续敲击美国蒙大拿州Hebgen湖岸的基岩断层面, 发现由出露地表断层面的初次反弹值R1和未风化断层面的第5次反弹值Ru5 所定义的指标* I5=100× (Ru5-R1)/Ru5 以及由最大和最小反弹值之差所定义的指标Δ R=Rmax-Rmin的曲线分带性与基岩断层面形貌和宇宙成因核素36Cl测年方法的分带性(Zreda et al., 1998)有较好对应, 据此认为该方法可以作为基岩断层面分带的一个良好的物性指标(图 4)。

图 4 施密特锤R值与暴露年龄之间的预期关系(引自Tye 等, 2018)
a 红色阶梯线代表施密特锤的初次返回值或最小返回值, 红色水平线代表施密特锤的末次返回值或最大返回值, 双向箭头指示了R值的变化范围, R值的变化范围随断层坎的高度呈现不连续增加, 并与代表暴露年龄的蓝色阶梯线有良好的对应关系; b 不同的颜色段指示断层坎在多次地震事件作用下出露, 多色曲线代表宇宙成因核素的浓度分布, 多色数据点代表施密特锤反弹值的差值(Δ R、 * I5)分布, 地震事件年代越久, 其对应的差值曲线Δ R和* I5值的离散程度越大, 由此可以划分单次地震事件的位移量Fig. 4 Expected relationships between Schmidt hammer R-value and exposure age(citified from Tye et al., 2018).

颜色差异变化(Color Contrast, CC)也是基岩断层面分带的一个重要物性指标。 Giaccio等(2003)利用数字图像镶嵌法研究基岩断层面的分带特征, 将多幅照片横向拼贴, 将色差分析与断层面粗糙对比相结合, 识别出2个明显的水平风化条带, 并将其对应于2次古地震事件(图 5)。 Mechernich等(2018)在综合多方法研究希腊Corinth裂谷的Pisia断层基岩断层面时, 也使用了断层表面的颜色变化和地衣生长情况作为基岩断层面分带标志。

图 5 通过图像镶嵌融合技术和照片处理(a)以识别2个水平风化带并由此确定了2次地震的位移量(b)(Giaccio et al., 2003)Fig. 5 Photomosaic and processing of the photographs(a)to identify two horizontal weathering bands defining the occurrence of two displacements(b)(cited from Giaccio et al., 2003).

2.5 地球化学元素判别法

断层面在出露地表前的间震期, 其底部长时间与地表、 浅地表(深度约1m)土壤接触, 土壤中富集的化学元素, 尤其是稀土元素(Rare Earth Element, REE)和钇元素(Y)会浸透到基岩断层面, 形成一个化学元素异常高值条带, 通过识别基岩断层面上这一异常高值条带来研究古地震被称为地球化学元素判别法。

Carcaillet等(2008)在意大利亚平宁山脉的Magnola基岩断层面上采集了15个样品并进行了化学元素浓度测试, 开启了利用地球化学元素判别法研究基岩断层面古地震的先河。 经研究发现大多数元素会沿断层面从下往上以5%/m的速度衰减, 但是稀土元素(REE)和元素钇(Y)会在某些地带出现峰值, 对比前人的年代学分带结果(Palumbo et al., 2004), 这些峰值恰好与36Cl年代学法的分带界线对应(图 6), 这种方法可作为良好的古地震研究手段。 稀土元素(REE)和元素钇(Y)等的峰值条带与间震期基岩断层面底部上覆的30~50cm厚的富含杂质的土壤有关(Carcaillet et al., 2008)。 这种化学分析方法基于2个基本假设: 1)断层面出露地表前与上盘的土壤物质经过长时间的充分接触; 2)出露地表后受风化作用影响, 原始的元素浓度会随着出露时间的增加而减少(Manighetti et al., 2010)。 Manighetti等(2010)重新在Magnola断层上采集了42个地表以上和7个地表以下的断层面样品, 分析基岩断层面上稀土元素(REE)和钇元素(Y)含量的变化规律, 以验证上面2个假设的正确性。 结果显示, 稀土元素(REE)在断层面部分地带的峰值特征明显, 应该是地表以下1m范围内的断层面受土壤“ 污染” 的结果, 验证了上述2个假设。 Mouslopoulou等(2011)“ 盲采” 了希腊Spili断层基岩的断层面样品进行测试, 结果发现稀土-钇(REE-Y)元素序列的浓度以9.3%/m的速度向上逐渐减少, 并且存在波长为0.5~3m的系统性波动, 每一次波动可能对应于1次古地震事件。 Tesson等(2016)也认为这种化学元素析法是一种强有力的基岩断层面古地震识别技术, 并将其与宇生核素36Cl测年技术相结合, 研究了意大利亚平宁山脉东部的Pizzalto断层的活动历史, 揭示出该断层在距今1~3ka至少发生了6次同震位移量为0.3~1.2m的古地震事件, 由于该断层1ka BP以来未发生强震, 推断其未来发生强震活动的危险性较大。

图 6 3次古地震事件作用下形成的正断层基岩面断坎(a)以及对应的稀土元素和钇元素(REE+Y)浓度的分布模型(b)(引自Manighetti等, 2010)
a 基岩断层面在多次地震事件作用下出露地表, 红色条带代表断层上盘的上覆土壤层, 灰色水平虚线指示上覆土壤与断层下盘长期接触的边界带; b 基岩断层面在与上覆土壤层长期接触中和多次地震事件的作用下, 下盘表面的(REE+Y)元素浓度呈现出多个峰值, 每个峰值对应于a中的1个土壤边界带, 成为识别古地震事件的良好化学标志Fig. 6 Exhumation of a normal fault scarp by repeated large earthquakes(a), and suggested implications for REE+Y contents(b)(cited from Manighetti et al., 2010).

稀土和钇(REE-Y)元素序列的浓度在基岩断层面上的分布特征可以作为古地震研究的一个重要的判别手段。 需要注意的是, 该方法适用于地震周期长(> 0.5ka)、 滑距大的基岩断层面, 但不适用于地震强度较低、 大震丛集分布以及强震周期短(< 0.1ka)的基岩断层面古地震研究(Mouslopoulou et al., 2011)。

2.6 其它辅助方法

当前除了上述基岩断层面古地震研究的主要方法外, 还有一些方法虽然不能直接获取基岩断层面的古地震信息, 但可以作为研究断层活动历史的辅助手段, 如基岩断层坎形态分析等。 虽然基岩断层坎的形态演化、 发育与松散沉积物的断层坎不同, 其不遵循依赖时间及可预测的扩散演化模型(Mayer, 1984), 但是基岩断层坎形态的研究可协助鉴别基岩断层可能经历过的地表过程及断坎坡度的变化情况, 这可为选择有利于开展基岩断面研究的工作地点提供依据(Bubeck et al., 2015), 也有助于限定更可靠的断层面长期滑动(暴露)速率(Tucker et al., 2011; Kastelic et al., 2017)。 测地雷达GPR的探测结果可以精确定位地表以下数m内断层面的位置与产状, 将断层崖的地下浅层结构更加形象直观地表达出来, 使断层的构造形态更加确切, 从而有利于精确计算出正断层的垂直位错量(Bubeck et al., 2015; 张迪等, 2019)。

近年来, 基岩断层面古地震研究已经很少采用单一方法, 越来越强调多方法的综合运用, 尤其是对于大尺度或区域性研究。 如Cowie等(2017)综合应用机载LiDAR、 测地雷达GPR和宇生核素36Cl测年等技术, 分别获取基岩断层面的高精度形貌与浅表形态和活动历史等数据, 同时结合断层面下降盘的探槽、 区域地形地貌和应变资料等对意大利亚平宁山脉的活断层作用开展了综合研究, 研究表明ka尺度的强震活动只是亚平宁山脉区域隆升作用下的一个缩影, 意大利亚平宁山脉造山尺度的隆升才是间歇性地震断层活动的主要驱动力。

3 不同研究方法的分类对比

基岩断层面古地震研究方法的分类多种多样。 依据定量化程度可以分为定性、 半定量和定量3种表达方式; 依据数据获取途径可以分为接触式和非接触式; 依据定年手段可以分为绝对定年和相对定年, 等等。 本文依据方法的基本原理和主要技术指标对已有方法进行分类对比, 并对各方法的优劣和特点进行归纳, 从而达到更全面了解相关方法的目的(表1 )。

表1 基岩断层面古地震研究方法 Table1 Methods for paleo-earthquake study on bedrock fault scarps

通过分类对比可以发现(表1 ), 断层面的形貌测量分析法在数据获取和处理上手段都是最为丰富的, 总体上相比于其它方法也是最为简单易行的, 尤其是近些年来陆基LiDAR技术的发展, 更是大大减少了人力和物力的消耗。 但是, 形貌测量分析法中不同手段和不同参数的应用效果优劣各异, 应用时需要结合断层面的实际情况和目的来选择合适的方法手段。 释光晒退深度判别法、 岩石物理性质判别法和地球化学元素判别法三者在本质上都是通过对某一物化参数在断层面上的不连续分布进行识别, 将其与间歇式的地震活动关联起来, 以获取古地震的期次和同震位移量。 与释光晒退深度判别法这种新兴的研究方法相比, 岩石物理性质判别法和地球化学元素判别法已经较为成熟, 并得到了较为广泛的应用; 释光晒退深度判别法和地球化学元素判别法由于涉及大量样品的采集和测试, 相比于岩石物理性质判别法需要耗费大量的人力、 物力和时间。 以上4种方法目前都只能用于古地震期次和同震位移量的识别, 无法获取古地震发生的时间。 如想获取断层面的出露历史, 还需要进行基岩断层面暴露年龄的测定或者用已知的古地震年代对各分带的暴露时间进行标定。 宇宙成因核素暴露测年法最大的优势就在于可以直接测定断层面暴露年龄, 一次性获取断层面的古地震期次、 同震位移量和滑动速率等一系列活动性参数, 其不足在于从底到顶的连续采样测试需要消耗大量人力、 物力和时间, 难以在整个研究区进行大范围推广。 因此, 多方法综合运用是目前开展基岩断层面古地震研究的趋势。

4 问题与展望
4.1 当前研究中存在的主要问题

近几十年来, 对于基岩断层面的古地震研究, 虽然不断出现新方法, 产生新指标并引入了新技术, 已有模型也在不断完善, 但是依然存在一些问题和不足, 有待解决和改进。

(1)目前, 断层面形貌测量分析法在数据采集上已从早期耗时复杂的测量工具进入到以陆基激光扫描仪为代表的快速高效获取断层面高精度形貌的阶段, 但是在数据处理中, 对断层面形貌粗糙度和复杂度进行表达时不同研究者采用的计算方法和参数各有不同, 如平均坡度值(Stewart, 1996)、 标准偏差值(Giaccio et al., 2003)、 能谱密度法(Wei et al., 2013)、 粗糙度指数与高分辨率反射信号模型(Wiatr et al., 2015)、 滑动窗口变差函数法(He et al., 2016)等。 其中有基于欧式几何模型的方法(如平均坡度值、 标准偏差值), 也有基于分形模型的方法(如能谱密度法、 变差函数法); 有基于剖面线的一维形貌分析法(如能谱密度法), 也有基于平面域的二维形貌分析法(如滑动窗口变差函数法)。 然而, 对于不同方法在衡量断层面形貌特征、 进行断层面形貌分带时结果是否存在差异, 各种计算方法和参数模型的优劣特征却少有研究关注。 此外, 目前对于断层面的形貌特征分析主要集中于灰岩(Wei et al., 2013; Wiatr et al., 2015; Cowie et al., 2017; Tye et al., 2018), 此外片麻岩也有报道(He et al., 2016), 而对于其它岩性的断层面却鲜有关注。

(2)“ 没有年代就没有速率(No dates, no rates)” (McCalpin et al., 1996), 年代学研究对于活动构造研究极为重要, 对基岩断层面古地震研究也是如此。 当前, 已有的基岩断层面宇宙成因核素测年方法限定的古地震年代的不确定性较大(0.5~1ka)(Schlagenhauf et al., 2010), 这在一定程度上加大了事件对比的难度, 也导致获得的滑动速率、 复发周期等一系列断裂活动性参数存在较大的不确定性, 不利于区域地震危险性的评价。 此外, 目前定年方法种类不多, 主要是针对灰岩开展的36Cl的测试和针对含石英矿物岩石开展的10Be测试工作(Zreda et al., 1998; Benedetti et al., 2002; Kong et al., 2010; Shen et al., 2016), 难以满足不同岩性断层面的定年需求, 限制了基岩断层面的测年对象和研究范围。

(3)现阶段, 在基岩断层面研究中所取得的形貌特征与物理化学特征等参数虽然不少, 如粗糙度值(Giaccio et al., 2003)、 施密特锤返回值(Tye et al., 2018)、 光释光晒退深度拐点值(罗明, 2016)等, 但是将其与绝对定年方法紧密联系并构建随时间演化的关系模型和建立可靠年龄标尺的实例并不多。 除宇宙成因核素暴露测年法可以直接定年外, 其它方法在本质上都是相对定年。 这些方法虽然可以根据基岩断层面某一类形貌或物理化学特征参数(X)识别出古地震序列, 但往往缺乏准确的时间(T)含义, 并导致难以建立演化关系(X-T)并在区域内进行对比。

(4)目前的研究工作缺少对断层面出露地表前后经历的一系列物理、 化学和生物过程的基础性和机理性研究, 而这恰恰是认识和检验基岩断层面古地震研究方法指标其内在合理性的关键。 基岩断层面古地震研究通常采用简单的统计拟合和多方法比对自洽的方式, 一些新兴的研究方法也是选择将其与宇宙成因核素绝对定年的结果进行比对(Tye et al., 2018)来证明其结果的合理性, 而忽视了对于这些方法指标深层次含义和演化机理的研究。

(5)先前的基岩断层面研究工作往往侧重于从某一学科的角度探索某一方法在识别古地震方面的适用性。 但是, 每一种方法在具有其特征优势的同时, 自身的劣势也不容忽视。 如断层面形貌学方法具有高分辨率的优势, 因此可以快速高效地获取古地震事件的期次和精准的同震位移量(cm— mm级), 但是仅通过形貌学方法无法确定地震事件的发震年代(Wiatr et al., 2015), 而单纯运用宇宙成因核素测年法尽管可以获取地震的期次和年代, 但是受采样间隔较大、 实验数据分辨率不高和数据后处理模型的限制, 获取的地震事件次数通常为最小值, 同震位错量受采样间隔和数量的影响误差可达± 25cm(Schlagenhauf et al., 2010), 并且需要耗费大量的人力、 物力。

4.2 未来的发展趋势及展望

针对目前存在的问题与不足, 今后对于基岩断层面的研究中应当着重注意和发展以下几个方面:

(1)对于目前断层面形貌的粗糙度和复杂度的衡量存在不同方法和参数的情况, 一方面应当积极开展不同计算方法和参数模型在同一基岩断层面上的对比性研究, 对各方法模型计算得到的参数值的可靠性与精度、 形貌尺度的适用性(dm、 cm、 mm级)以及分辨率等方面进行总结和评估; 另一方面, 在实际应用时需要结合断层面所处的实际地质地貌条件和自身风化特征的差异来选择合适的参数模型。 同时, 考虑到岩性在断层面形貌演化中扮演的重要角色, 不同岩性的断层面形貌演化的主控因素不同, 应当开展不同岩性基岩断层面形貌特征演化的对比性研究。

(2)针对宇宙成因核素测年方法限定的基岩断层面古地震事件年代不确定性较大的问题, 一方面应当积极改进应用测年技术的数学模型, 优化核素产生机制和产率模型, 减少测年参数的不确定性对测年结果的影响, 最大程度提高测年精度、 缩小古地震事件的年代范围; 另一方面也要及时引入高精度的测年技术, 如产率高、 半衰期短、 不确定性较低的原地14C测年技术。 针对目前定年方法种类不多、 难以满足其它各种岩性断层面测年需求的问题, 应当及时引入新兴的测年技术, 尤其要关注近年来由于技术突破取得重大进展的测年技术, 如斜长石的10Be测年法、 辉石和橄榄石的3He与 21Ne 测年法等。

(3)在发展和开拓多样化形貌特征参数或物理化学特性参数(X)的同时, 应当适时地将这些相对定年指标(X)与宇宙成因核素绝对定年获得的分带暴露年龄(T)相结合, 构建两者的相关关系(X-T), 如建立反映断层面形貌特征的粗糙度值与绝对年龄的关系、 反映断层面硬度变化的施密特锤返回值与绝对年龄的关系、 反映断层面出露地表时间长短的光释光晒退深度拐点值与绝对年龄的关系, 从而在区域内建立起特征参数-暴露年代的时间标尺, 以开拓出基岩区古地震研究高效、 经济的新途径, 这将是今后一个努力的方向。

(4)现阶段应当适时地加强对断层面出露地表前后所经历的一系列物理、 化学和生物过程的基础性和机理性研究。 实际上, 只有真正对基岩断层面出露地表前后经历的一系列物理、 化学和生物过程等都有了更深刻的机理层面的理解, 才能加深对现有方法指标的认识, 同时才能更加快捷、 合理地提出新的判别指标。 因此, 需要对基岩断层面样品进行包括形貌结构和矿物成分分析等更加微观尺度的研究。 当前, 扫描电镜技术的跨越式发展可为这方面的研究工作提供新的技术支撑。

(5)目前基岩断层面古地震研究中存在单一方法研究居多、 多方法综合对比研究在数量和程度上远远不足的问题, 这就要求我们在今后的研究中在探索和发展基岩断层面单一技术和指标识别古地震的同时, 更应当注重多学科交叉融合、 多方法优势互补、 多源数据技术综合运用。 充分发挥各个方法的内在优势, 如基于基岩断层坎形态学可以进行地表过程分析与选点、 基于基岩断层面形貌学高分辨率数据可以快速高效地进行地震期次与同震位移量的识别、 基于基岩断层面年代学可以对识别的古地震事件进行定年工作、 基于基岩断层面矿物学可以对基岩断层面进行微观机理分析, 同时辅助其它物理化学指标的判定, 从多学科多角度发展出完善的技术流程和标准, 这将是今后一个重要的发展和推进的方向。

总之, 基岩断层面古地震研究正在经历从定性描述到定量表达、 从单一学科方法到多学科交叉融合、 从某一技术指标探索到多源数据技术综合运用的快速发展过程。 这一领域的技术发展不仅可以有效克服探槽技术在断裂通过基岩区时难以应用的瓶颈, 丰富古地震研究对象也拓宽了古地震研究的空间范围, 并开拓出古地震研究的新领域。 因此, 可以预见, 将基岩断层面的古地震研究与探槽技术紧密结合, 将更为有效地恢复活断层带上更加完整的古地震序列和强震活动历史, 从而对区域地震危险性给出更为合理的评价。 同时也应该看到, 基岩断层面古地震研究正处于快速发展的阶段, 其最终走向成熟仍需经历一个过程, 这离不开相关领域科学技术的发展和进步, 也离不开相关学科领域新方法的探索和应用, 更离不开越来越多的研究者在各个研究点上针对目前存在的问题进行不断深入的研究和实践。

致谢 审稿专家对本文提出了许多建设性意见和宝贵的修改建议; 作者与孙浩越博士和苏鹏博士进行了有益讨论。 在此一并表示感谢!

参考文献
[1] 邓起东, 陈立春, 冉勇康. 2004. 活动构造定量研究与应用[J]. 地学前缘, 11(4): 383—392.
DENG Qi-dong, CHEN Li-chun, RAN Yong-kang. 2004. Quantitative studies and applications of active tectonics[J]. Earth Science Frontiers, 11(4): 383—392(in Chinese). [本文引用:1]
[2] 邓起东, 闻学泽. 2008. 活动构造研究: 历史、 进展与建议[J]. 地震地质, 30(1): 1—30.
DENG Qi-dong, WEN Xue-ze. 2008. A review on the research of active tectonics: History, progress and suggestions[J]. Seismology and Geology, 30(1): 1—30(in Chinese). [本文引用:1]
[3] 丁国瑜. 1982. 古地震标志问题 [G]∥中国地震学会地震地质专业委员会编. 中国活动断裂. 北京: 地震出版社: 276—281.
DING Guo-yu. 1982. On the criteria of paleo-earthquakes [G]∥Seismo-geological Committee of Chinese Seismological Society(ed). The Active Faults in China. Seismological Press, Beijing: 276—281(in Chinese). [本文引用:1]
[4] 何宏林, 魏占玉, 毕丽思, 等. 2015. 利用基岩断层面形貌定量特征识别古地震: 以霍山山前断裂为例[J]. 地震地质, 37(2): 400—412. doi: 103969/j.issn.0253-4967.2015.02.005.
HE Hong-lin, WEI Zhan-yu, BI Li-si, et al. .2015. Identify paleo-earthquakes using quantitative morphology of bedrock fault surface: A case study on the Huoshan piedmont fault[J]. Seismology and Geology, 37(2): 400—412(in Chinese). [本文引用:1]
[5] 孔屏. 2002. 宇宙成因核素在地球科学中的应用[J]. 地学前缘, 9(3): 41—46.
KONG Ping. 2002. Applications of cosmogenic nuclides in the earth sciences[J]. Earth Science Frontiers, 9(3): 41—46(in Chinese). [本文引用:1]
[6] 罗明. 2016. 岩石暴露面光释光测年初探 [D]. 北京: 中国地震局地质研究所.
LUO Ming. 2016. Optical stimulated luminescence dating of rock surfaces [D]. Institute of Geology, China Earthquake Administration, Beijing(in Chinese). [本文引用:4]
[7] 冉勇康, 邓起东. 1999. 古地震学研究的历史、 现状和发展趋势[J]. 科学通报, 44(1): 12—20.
RAN Yong-kang, DENG Qi-dong. 1999. History, present situation and trend of paleo-seismology[J]. Chinese Science Bulletin, 44(1): 12—20(in Chinese). [本文引用:2]
[8] 田婷婷, 吴中海, 张克旗, 等. 2013. 第四纪主要定年方法及其在新构造与活动构造研究中的应用综述[J]. 地质力学学报, 19(3): 242—266.
TIAN Ting-ting, WU Zhong-hai, ZHANG Ke-qi, et al. 2013. Overview of Quaternary dating methods and their application in neotectonics and active tectonics research[J]. Journal of Geomechanics, 19(3): 242—266(in Chinese). [本文引用:1]
[9] 王建, 徐晓彬. 2000. 地面测年新技术: 宇生同位素测年[J]. 地球科学进展, 15(2): 237—240.
WANG Jian, XU Xiao-bin. 2000. Technique for surface dating: Cosmogenic isotopes dating[J]. Advances in Earth Science, 15(2): 237—240(in Chinese). [本文引用:1]
[10] 王挺梅, 李建平. 1982. 北京顺义古地震的初步研究 [G]∥中国地震学会地震地质专业委员会编. 中国活动断裂. 北京: 地震出版社. 301—306.
WANG Ting-mei, LI Jian-ping. 1982. A preliminary study of the paleoearthquakes in Shunyi, Beijing [G]∥Seismo-geological Committee of Chinese Seismological Society(ed). The Active Faults in China. Seismological Press, Beijing: 301—306(in Chinese). [本文引用:1]
[11] 魏占玉. 2010. 断层面高精度形貌学定量研究 [D]. 北京: 中国地震局地质研究所.
WEI Zhan-yu. 2010. A quantitative study of the topography of fault surfaces with high accuracy [D]. Institute of Geology, China Earthquake Administration, Beijing(in Chinese). [本文引用:1]
[12] 杨景春, 闻学泽. 1982. 史前地震及其鉴别标志的几个问题 [G]∥史前地震与第四纪地质文集. 西安: 陕西科学技术出版社: 8—15.
YANG Jing-chun, WEN Xue-ze. 1982. Several issues about criterions for recognizing pre-historical earthquake events [G]∥Collected Works on Research of Pre-historical Earthquakes and Quaternary Geology. Shaanxi Science and Technology Press, Xi'an: 8—15(in Chinese). [本文引用:1]
[13] 尹金辉, 杨雪, 郑勇刚. 2016. 基岩就地14C测年及古地震潜在应用[J]. 地震地质, 38(3): 773—782. doi: 10969/j.issn.0253-4967.2016.03.021.
YIN Jin-hui, YANG Xue, ZHENG Yong-gang. 2016. Review of in-situ cosmogenic 14C dating and potential application in paleoearthquake[J]. Seismology and Geology, 38(3): 773—782(in Chinese). [本文引用:2]
[14] 张迪, 吴中海, 李家存, 等. 2019. 利用地面激光与地质雷达综合探测活断层浅层三维结构: 以川西理塘毛垭坝盆地北缘正断层为例[J]. 地震地质, 41(2): 377—399. doi: 103969/j.issn.0253-4967.2019.02.008.
ZHANG Di, WU Zhong-hai, LI Jia-cun, et al. 2019. The delineation of three-dimensional shallow geometry of active fault based on TLS and GPR: A case study of an normal fault on the north margin of Maoyaba Basin in Litang, western Sichuan Province[J]. Seismology and Geology, 41(2): 377—399(in Chinese). [本文引用:1]
[15] 张金玉, 刘静, 王恒, 等. 2018. 基岩断面宇宙成因核素暴露定年: 重建正断层古地震序列[J]. 地震地质, 40(5): 1149—1169. doi: 103969/j.issn.0253-4967.2018.05.014.
ZHANG Jin-yu, LIU-ZENG Jing, WANG Heng, et al. 2018. Cosmogenic nuclides exposure for dating for bedrock fault scarp: Reconstructing the paleoearthquake sequence[J]. Seismology and Geology, 40(5): 1149—1169(in Chinese). [本文引用:2]
[16] 张培震, 邓起东, 张竹琪, 等. 2013. 中国大陆的活动断裂、 地震灾害及其动力过程[J]. 中国科学(D辑), 43(10): 1607—1620.
ZHANG Pei-zhen, DENG Qi-dong, ZHANG Zhu-qi, et al. 2013. Active faults, earthquake hazards and associated geodynamic processes in continental China[J]. Science in China(Ser D), 43(10): 1607—1620(in Chinese). [本文引用:1]
[17] 朱海之. 1979. 宁夏中宁发现古地震剖面[J]. 地震地质, 1(4): 26.
ZHU Hai-zhi. 1979. An ancient earthquake profile in Zhongning County, Ningxia Hui Autonomous Region[J]. Seismology and Geology, 1(4): 26(in Chinese). [本文引用:1]
[18] Andrew S G. 2006. The Schmidt Hammer in geomorphological research[J]. Progress in Physical Geography, 30(6): 703—718. [本文引用:1]
[19] Aydin A. 2009. ISRM suggested method for determination of the Schmidt hammer rebound hardness: Revised version[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 46(3): 627—634. [本文引用:1]
[20] Aydin A, Basu A. 2005. The Schmidt hammer in rock material characterization[J]. Engineering Geology, 81(1): 1—14. [本文引用:1]
[21] Benedetti L, Finkel R, King G, et al. 2003. Motion on the Kaparelli Fault(Greece)prior to the 1981 earthquake sequence determined from 36Cl cosmogenic dating[J]. Terra Nova, 15(2): 118—124. [本文引用:3]
[22] Benedetti L, Finkel R, Papanastassiou D, et al. 2002. Post-glacial slip history of the Sparta Fault(Greece)determined by 36Cl cosmogenic dating: Evidence for non-periodic earthquakes[J]. Geophysical Research Letters, 29(8): 1246. [本文引用:3]
[23] Benedetti L, Manighetti I, Gaudemer Y, et al. 2013. Earthquake synchrony and clustering on Fucino faults(Central Italy)as revealed from in situ 36Cl exposure dating[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 118(9): 4948—4974. [本文引用:2]
[24] Benedetti L, van der Woerd J. 2014. Cosmogenic nuclide dating of earthquakes, faults, and toppled blocks[J]. Elements, 10(5): 357—361. [本文引用:2]
[25] Bierman P R. 1994. Using in situ cosmogenic isotopes to estimate rates of land scape evolution: A review from the geomorphic perspective[J]. Journal of Geophysics Research: Solid Earth, 99(B7): 13885—13896. [本文引用:1]
[26] Bierman P R, Gillespie A, Caffee M, et al. 1995. Estimating erosion rates and exposure ages with 36Cl produced by neutron activation[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 59(18): 3779—3798. [本文引用:1]
[27] Brodsky E E, Gilchrist J J, Sagy A, et al. 2011. Faults smooth gradually as a function of slip[J]. Earth and Planetary Science Letters, 302(1-2): 185—193. [本文引用:1]
[28] Bubeck A, Wilkinson M, Roberts G P, et al. 2015. The tectonic geomorphology of bedrock scarps on active normal faults in the Italian Apennines mapped using combined ground penetrating radar and terrestrial laser scanning[J]. Geomorphology, 237: 38—51. [本文引用:2]
[29] Cand ela T, Renard F, Bouchon M, et al. 2009. Characterization of fault roughness at various scales: Implication of three-dimensional high resolution topography measurements[J]. Pure and Applied Geophysics, 166(10-11): 1817—1851. [本文引用:2]
[30] Cand ela T, Renard F, Schmittbuhl J, et al. 2011. Fault slip distribution and fault roughness[J]. Geophysical Journal International, 187(2): 959—968. [本文引用:1]
[31] Carcaillet J, Manighetti I, Chauvel C. 2008. Identifying past earthquakes on an active normal fault(Magnola, Italy)from the chemical analysis of its exhumed carbonate fault plane[J]. Earth and Planetary Science Letters, 271(1-4): 145—158. [本文引用:4]
[32] Cowie P A, Phillips R J, Roberts G P, et al. 2017. Orogen-scale uplift in the central Italian Apennines drives episodic behaviour of earthquake faults[J]. Scientific Reports, 7: 44858. [本文引用:5]
[33] Dunai T. 2010. Cosmogenic Nuclides: Principles, Concepts and Applications in the Earth Surface Sciences [M]. Cambridge: Cambridge University Press. [本文引用:1]
[34] Galli P, Galadini F, Pantosti D. 2008. Twenty years of paleoseismology in Italy[J]. Earth-Science Reviews, 88(1-2): 89—117. [本文引用:1]
[35] Galli P, Peronace E. 2014. New paleoseismic data from the Irpinia Fault. A different seismogenic perspective for southern Apennines(Italy)[J]. Earth-Science Reviews, 136: 175—201. [本文引用:1]
[36] Giaccio B, Galadini F, Sposato A, et al. 2003. Image processing and roughness analysis of exposed bedrock fault planes as a tool for paleoseismological analysis: Results from the Campo Felice Fault(central Apennines, Italy)[J]. Geomorphology, 49(3): 281—301. [本文引用:5]
[37] Gosse J C, Phillips F M. 2001. Terrestrial in situ cosmogenic nuclides: Theory and application[J]. Quaternary Science Reviews, 20(14): 1475—1560. [本文引用:1]
[38] He H L, Wei Z Y, Densmore A. 2016. Quantitative morphology of bedrock fault surfaces and identification of paleo-earthquakes[J]. Tectonophysics, 693: 22—31. [本文引用:5]
[39] Hilley G E, Young J J. 2008. Deducing paleo-earthquake timing and recurrence from paleo-seismic data, part I: Evaluation of new Bayesian Markov-Chain Monte Carlo simulation methods applied to excavations with continuous peat growth[J]. Bulletin of Seismological Society of America, 98(1): 383—406. [本文引用:1]
[40] Hippolyte J C, Brocard G, Tardy M, et al. 2006. The recent fault scarps of the Western Alps(France): Tectonic surface ruptures or gravitational sackung scarps?A combined mapping, geomorphic, levelling, and 10Be dating approach[J]. Tectonophysics, 18(3-4): 255—276. [本文引用:2]
[41] Huang X L, Wu Z H, Wu K G. 2018. Surface rupture of the 1515 Yongsheng earthquake in northwest Yunnan, and its seismogeological implications[J]. Acta Geologica Sinica(English Edition), 92(4): 1324—1333. [本文引用:1]
[42] Jones R R, Kokkalas S, McCaffrey K J W. 2009. Quantitative analysis and visualization of nonplanar fault surfaces using terrestrial laser scanning(LiDAR): The Arkitsa Fault, Central Greece, as a case study[J]. Geosphere, 5(6): 465—482. [本文引用:3]
[43] Kastelic V, Burrato P, Carafa M M C, et al. 2017. Repeated surveys reveal nontectonic exposure of supposedly active normal faults in the central Apennines, Italy[J]. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 122(1): 114—129. [本文引用:2]
[44] Kong P, Fink D, Na C G, et al. 2010. Dip-slip rate determined by cosmogenic surface dating on a Holocene scarp of the Daju Fault, Yunnan, China[J]. Tectonophysics, 493(1-2): 106—112. [本文引用:3]
[45] Manighetti I, Boucher E, Chauvel C, et al. 2010. Rare earth elements record past earthquakes on exhumed limestone fault planes[J]. Terra Nova, 22(6): 477—482. [本文引用:3]
[46] Matthews J A, Mc Ewen L J, Owen G. 2015. Schmidt-hammer exposure-age dating(SHD)of snow-avalanche impact ramparts in southern Norway: Approaches, results and implications for land form age, dynamics and development[J]. Earth Surface Processes and Land forms, 40: 1705—1718. [本文引用:1]
[47] Matthews J A, Owen G, Winkler S, et al. 2016. A rock-surface micro-weathering index from Schmidt hammer R-values and its preliminary application to some common rock types in southern Norway[J]. Catena, 143: 35—44. [本文引用:1]
[48] Matthews J A, Shakesby R A. 1984. The status of the ‘Little Ice Age' in southern Norway: Relative-age dating of neoglacial moraines with Schmidt hammer and lichenometry[J]. Boreas, 13(3): 333—346. [本文引用:1]
[49] Mayer L. 1984. Dating Quaternary fault scarps formed in alluvium using morphologic parameters[J]. Quaternary Research, 22(3): 300—313. [本文引用:3]
[50] McCalpin J P, Nishenko S P. 1996. Holocene paleoseismicity, temporal clustering, and probabilities of future large( M>7)earthquakes on the Wasatch fault zone, Utah[J]. Journal of Geophysics Research: Solid Earth, 101(B3): 6233—6253. [本文引用:2]
[51] McCarroll D. 1987. The Schmidt hammer in geomorphology: Five sources of instrument error[J]. British Geomorphological Research Group Technical Bulletin, 36: 16—27. [本文引用:1]
[52] McCarroll D. 1989. Schmidt Hammer relative-age evaluation of a possible pre-‘Little Ice Age' Neoglacial moraine, Leirbreen, southern Norway[J]. Norsk Geologisk Tiddskrift, 69(2): 125—130. [本文引用:1]
[53] McCarroll D. 1991. The Schmidt hammer, weathering and rock surface roughness[J]. Earth Surface Processes and Land forms, 16(5): 477—480. [本文引用:1]
[54] Mechernich S, Schneiderwind S, Mason J, et al. 2018. The seismic history of the Pisia Fault (eastern Corinth rift, Greece)from fault plane weathering features and cosmogenic 36Cl dating[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 123(5): 4266—4284. [本文引用:5]
[55] Mitchell S G. 1998. Measuring fault displacement rates using in-situ cosmogenic 36Cl: The displacement of the Nahef East bedrock fault scarp in northern Israel [D]. The University of Vermont, Vermont. [本文引用:2]
[56] Mitchell S G, Matmon A, Bierman P R, et al. 2001. Displacement history of a limestone normal fault scarp, northern Israel, from cosmogenic 36Cl[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 106(B3): 4247—4264. [本文引用:4]
[57] Mouslopoulou V, Moraetis D, Fassoulas C. 2011. Identifying past earthquakes on carbonate faults: Advances and limitations of the ‘Rare Earth Element' method based on analysis of the Spili Fault, Crete, Greece[J]. Earth and Planetary Science Letters, 309(1-2): 45—55. [本文引用:4]
[58] Palumbo L, Benedetti L, Bourlès D, et al. 2004. Slip history of the Magnola Fault(Apennines, Central Italy)from 36Cl surface exposure dating: Evidence for strong earthquakes over the Holocene[J]. Earth and Planetary Science Letters, 225(1-2): 163—176. [本文引用:4]
[59] Papanastassiou D, Manroukian H, Gaki-Papnanastassiou K. 1993. Morphotectonic and archaeological observations in the eastern Argive Plain(eastern Peloponnese, Greece)and their palaeoseismological implications[J]. Zeitschrift für Geomorphologie, 94: 95—105. [本文引用:2]
[60] Renard F, Voisin C, Marsan D, et al. 2006. High resolution 3D laser scanner measurements of a strike-slip fault quantify its morphological anisotropy at all scales[J]. Geophysical Research Letters, 33(4): L04305. [本文引用:1]
[61] Sagy A, Brodsky E E. 2009. Geometric and rheological asperities in an exposed fault zone[J]. Geophysical Research, 114(B0): 2301. [本文引用:2]
[62] Sagy A, Brodsky E E, Axen G J. 2007. Evolution of fault-surface roughness with slip[J]. Geology, 35(3): 283—286. [本文引用:3]
[63] Schlagenhauf A, Gaudemer Y, Benedetti L, et al. 2010. Using in situ Chlorine-36 cosmonuclide to recover past earthquake histories on limestone normal fault scarps: A reappraisal of methodology and interpretations[J]. Geophysical Journal International, 182(1): 36—72. [本文引用:5]
[64] Schlagenhauf A, Manighetti I, Benedetti L, et al. 2011. Earthquake supercycles in Central Italy, inferred from 36Cl exposure dating[J]. Earth Planetary Science Letters, 307(3-4): 487—500. [本文引用:1]
[65] Scholz C H. 1990. The Mechanics of Earthquakes and Faulting [M]. Cambridge University Press, Cambridge. [本文引用:1]
[66] Schwartz D P, Coppersmith K J. 1984. Fault behavior and characteristic earthquakes: Examples from the Wasatch and San Andreas fault zones[J]. Journal of Geophysical Research, 89(B7): 5681—5698. [本文引用:1]
[67] Shen X M, Li D W, Tian Y T, et al. 2016. Late Pleistocene-Holocene slip history of the Langshan-Seertenshan piedmont fault(Inner Mongolia, northern China)from cosmogenic10Be dating on bedrock fault scarp[J]. Journal of Mountain Science, 13(5): 882—890. [本文引用:3]
[68] Sieh K E. 1978. Prehistorical large earthquake produced by slip on the San Andreas Fault at Pallett Creek, California[J]. Journal of Geophysical Research, 83(B8): 3907—3939. [本文引用:1]
[69] Sieh K E. 1980. Lateral offsets and revised dates of large earthquakes at Pallett Creek, California[J]. Journal of Geophysical Research, 89(B9): 7641—7670. [本文引用:1]
[70] Stewart I S. 1993. Sensitivity of fault-generated scarps as indicators of active tectonism: Some constraints from the Aegean region[M]∥ Thomas D S G, Allison R J. Land scape Sensitivity. Chichester: John Wiley and Sons Ltd: 129—147. [本文引用:3]
[71] Stewart I S. 1996. A rough guide to limestone fault scarps[J]. Journal of Structural Geology, 18(10): 1259—1264. [本文引用:5]
[72] Taymaz T, Price S. 1992. The 1971 May 12 Budur earthquake sequence, SW Turkey: A synthesis of seismologic and geological observations[J]. Geophysical Journal International, 108(2): 589—603. [本文引用:2]
[73] Tesson J, Pace B, Benedetti L, et al. 2016. Seismic slip history of the Pizzalto Fault(central Apennines, Italy)using in situ-produced 36Cl cosmic ray exposure dating and rare earth element concentrations[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 121(3): 1983—2003. [本文引用:3]
[74] Tucker G E, McCoy S W, Whittaker A C, et al. 2011. Geomorphic significance of postglacial bedrock scarps on normal-fault footwalls[J]. Journal of Geophysical Research, 116: F01022. [本文引用:3]
[75] Tye A, Stahl T. 2018. Field estimate of paleoseismic slip on a normal fault using the Schmidt hammer and terrestrial LiDAR: Methods and application to the Hebgen Fault(Montana, USA)[J]. Earth Surface Processes and Land forms, 43: 2397—2408. [本文引用:9]
[76] Wallace R E. 1984. Fault scarps formed during the earthquake of October 2, 1915, Pleasant Valley, Nevada and some tectonic implications [A]∥United States Geological Survey Professional Paper/: 1274-A. [本文引用:2]
[77] Wei Z Y, He H L, Shi F, et al. 2010. Topographic characteristics of rupture surface associated with the 12 May 2008 Wenchuan earthquake[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 100(5B): 2669—2680. [本文引用:1]
[78] Wei Z Y, He H L, Shi F. 2013. Weathering history of an exposed bedrock fault surface interpreted from its topography[J]. Journal of Structural Geology, 56: 34—44. [本文引用:4]
[79] Wiatr T, Papanikolaou I, Fernández-Steeger T, et al. 2015. Bedrock fault scarp history: Insight from t-LiDAR backscatter behaviour and analysis of structure changes[J]. Geomorphology, 228: 421—431. [本文引用:6]
[80] Wu D, Bruhn R L. 1994. Geometry and kinematics of active normal faults, South Oquirrh Mountain, Utah: Implications for fault growth[J]. Journal of Structural Geology, 16(8): 1061—1075. [本文引用:2]
[81] Young J J, Arrowsmith J R, Colini L, et al. 2002. Three-dimensional excavation and recent rupture history along the Cholame segment of the San Andreas Fault[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 92(7): 2670—2688. [本文引用:1]
[82] Zreda M, Noll J S. 1998. Ages of prehistoric earthquakes revealed by cosmogenic chlorine-36 in a bedrock fault scarp at Hebgen Lake[J]. Science, 282(5391): 1097. [本文引用:6]